特軟電纜是指可撓性能非常好的電線或電纜,這類電線電纜在工作時,長期經受單向或雙向彎曲,有的長期經受單向或雙向扭轉,還有的經受彎曲、扭轉和拉伸的聯合動作。使用特軟電線電纜的機械有:鏈輪、流水線上的機械手、多功能機器人、港口成套機械、起重機、風力發電機組等,使用特軟電纜的實例。特軟電纜一般設計使用壽命考慮20年,大致估算,電線電纜經受的機械動作,不同場合使用的特軟電纜,要求工作100萬到500萬個周期,因此這類電線電纜,在定型前應通過加速機械壽命試驗。
一、特軟電纜的導體
絕大部分特軟電線電纜導體材料采用銅,單線應當為退火的光亮銅線,如果導體中的銅單線直徑在0.1mm及以上,可采用上引法或連鑄連軋法加工的銅桿拉線,如果導體中的銅單線直徑小于0.1mm,最好采用連鑄連軋法銅桿拉線。
單線絞合
單線束合比單線分層絞合效果好,如果受設備的限制,則線將電線束線成股,再將股絞合成導體,多股絞合方向與單線束合方向相同較好。表1是計算結構,同一規格的導體,采用束絞或復絞,二者的單線總數不一定相等,實際制造時要調整。
導體結構
根據不同產品,可選擇特軟A類、B類和C類導體結構,結構見表1。與IEC導體標準相比(0.5~35mm2),IEC規定的第6種導體,顯然不適合特軟電線電纜的要求。若導體直徑有一定限制時,表1的單線根數可以適度調整,但略有影響電阻數值,所以制訂導體電阻指標應時當留有余地。
特軟電纜常用絕緣材料性能見表2,可按特軟電纜性能要求和周邊環境加以選擇。此外另一些材料在特殊要求時選用:如TPE-E和TPE-O熱塑彈性體、聚偏氯乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)和輻照交聯乙烯-四氟乙烯共聚物(XETFE)等。
二、屏蔽
部分特軟電線和電纜需要防干擾屏蔽:
1.單元屏蔽
單元屏蔽不宜采用鋁-塑復合帶繞包屏蔽結構。金屬編織是一種權宜的結構,因為要求編織層的銅單線直徑很細,一般編織機難以滿足工藝參數要求。采用單層金屬線纏繞結構效果較好,由于線錠太多,纏繞機的金屬線錠子固定,而放線盤、牽引輪和收線盤同步旋轉,同樣達到金屬線纏繞屏蔽效應。為了大量減少金屬線錠子,也可以采用銅皮線(也稱金皮線)代替平行放置的金屬線,銅皮線由圓銅線壓扁而成,銅線壓扁后,最好進行真空退火。銅皮線的厚度約為0.05mm,寬度可根據屏蔽前的半制品直徑而定,可控制在0.4mm~0.8mm,這樣大量減少金屬線錠子后,就有可能采用普通的小型絞線機加工。
2.總屏蔽
總屏蔽有二種方式:①在電纜運行條件允許的條件下,則可采用金屬編織屏蔽,但編織層的內外有足夠厚度的墊層,以防止編織銅線的接頭處刺破絕緣。②線將銅線和尼龍絲混合編織成連續的導電帶,在再將導電帶纏繞在成纜芯外,組成總屏蔽結構。第②種結構比第①種安全,厚度也稍薄。
三、護套
特軟電線和電纜的護套,應按工作條件或周邊環境選擇,如耐機械疲勞、耐油、耐磨、耐候和耐寒等,常用護套材料為特種聚氯乙烯、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯、改性氯化聚乙烯和熱塑型聚氨酯彈性體(TPU),其中以熱塑型聚氨酯彈性體為最佳材料。
TPU的硬度范圍相當寬,從肖氏A60~肖氏D80,特軟電纜可選擇肖氏A70~肖氏A80為宜,并且在硬度范圍內具有高彈性;溫度范圍為-40~+120℃,具有柔性,而不需要增塑劑;對油類(礦物油,動植物油脂和潤滑油)和許多溶劑有良好的抵抗能力;此外有良好的耐天候性;極優的耐高能射線性能。眾所周知的耐磨性,抗撕裂性,屈擾強度都是優良的;拉伸強度高,伸長率大,長期壓縮永久變形率低等優點。TPU具有酯基,有很高的吸水性,在暴露在空氣下時會吸收空氣中的水分。而且聚醚型TPU比聚酯型TPU的吸濕速度快,吸濕后的TPU會在加工時產生汽泡,所以在擠出加工前必須去濕處理。
四、結論
特軟電線和電纜的市場不大,主要為高科技產品和自動化設備等配套,在電氣裝備電線電纜產品領域內自成一脈。TPU的性價比很好,現在國內已經具備了制造技術基礎,該產品作為專業制造廠新品發展是可取的。但是在營銷管理方面,卻是品種規格多、批量小,有一定難度,當然電纜附加利潤也隨之增高。
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